一种能够实时控制工作距离的rfid卡的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种能够实时控制工作距离的RFID卡，包括贴有金属条的卡套，所述RFID卡能够在所述卡套内滑动，所述RFID卡中安装有近场环形标签。本实用新型将RFID卡装入贴有金属条的卡套内、粘贴带有金属条的卡贴或装入贴有半包金属面的卡套内，通过RFID卡以不同的方式装入卡套内或粘贴在卡贴上，实现RFID卡的远距离和近距离的刷卡需求；本实用新型具有结构简单和使用方便的优点，能够满足不同形式的需求。
【专利说明】一种能够实时控制工作距离的RFID卡
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种RFID卡，尤其涉及一种能够实时控制工作距离的RFID卡。【背景技术】
[0002]随着社会经济及技术的发展，人们的日常生活越来越离不开各种RFID卡。例如，现在每个人所拥有的第二代身份证；例如，人们乘坐地铁、公交所用的公交卡；例如，人们上下班所用的考勤卡；再例如，通过高速路收费站所用的不停车收费卡；几乎可以这样说，人们现在日常生活已经离不开RFID卡，RFID卡俨然已经成为我们生活不可或缺的一部分。
[0003]UHFRFID标签由两部分组成，一分部为标签芯片，另外一部分为标签天线；
[0004]如图1所不，右侧为标签芯片的等效电路，左侧为标签天线的等效电路；当天线与标签各自阻抗共轭对应时，UHFRFID标签实现最好的阻抗匹配；
[0005]标签天线与标签芯片阻抗共轭关系如下:
[0006]Zant-Rant+j 5^Xant Zic-Ric+j*XIC Rant-Ric ^ant__-^ic
[0007]参照图2所示，以AlienHiggs (TM) 3芯片为例，采用ADS软件对其芯片等效电路进行阻抗仿真，可以取AlienHiggs (TM) 3芯片的并联电阻Ri的值等于为1500W，并联电容Ci的值等于0.85pF。参照图3为仿真所得标签芯片阻抗实部曲线，在920MHz频率处其阻抗实部值为27.1欧姆；参照图4为仿真所得标签芯片阻抗虚部曲线，920MHz频率处其阻抗虚部值为-199.8欧姆。那么标签天线的阻抗根据共轭条件，应该为阻抗实部相等或接近，阻抗虚部互为相反数，为最佳匹配。
[0008]如图5和图6所示，由于该UHF RFID标签，只具备匹配环，没有天线两臂，存在以下特性:
[0009](1)由于没有天线两臂，天线阻抗实部极低，无法实现与芯片良好的阻抗共轭匹配；
[0010](2)由于没有天线两臂，只能靠电磁场近场耦合的方式进行工作。
[0011]由于其阻抗失配和近场耦合的工作方式，决定了标签只能被近距离读写，读取距离只能在小于IOcm的范围。
[0012]该RFID卡可以被运用于公交、地铁、饭卡等等对于读取距离有严格范围限制的场景中；
[0013]但是由于不同运用场景的RFID卡对于读取距离的要求往往是不一样的，
[0014](1)例如，我们乘坐地铁所使用的公交卡，在入闸或出闸的时候，这种RFID公交卡必须在有限的距离(小于1Ocm)工作，如果工作距离过远，极容易导致误刷附近乘客的RFID公交卡，从而造成纠纷而导致闸机口的拥堵。再例如，我们在食堂所用的RFID饭卡，也必须严格控制住距离(小于1Ocm);在如此拥堵的情况下，造成误刷的情况是谁也不想看到的；
[0015](2)但是并非所有的RFID卡的运用都是要求严格控制在小范围距离内的，有非常多的运用往往希望RFID卡的工作距离能够尽量远一些；例如，我们的考勤RFID卡，如果其工作距离被严格控制在小于1Ocm的距离内，我们往往可以看到早晨临近上班时间，一群员工在那里排队等待刷卡的情况，非常地耽误时间也很不方便；假如，此时考勤RFID卡可以被大范围的远距离读取，那么员工直接走过一个刷卡区域就可以被考勤记录下来，免去了排队等待的麻烦。再例如，不停车收费系统，我们只需要将可以被远距离读取RFID卡固定在车辆的挡风玻璃上，车辆就可以不停车地通过收费闸口，并且完成收费的程序,如果卡的工作距离被限定在小于IOcm的距离内，不停车收费是不可能实现的。
[0016](3)正是由于日常生活中运用RFID卡的场合越来越多，但是各个运用场合对RFID的工作距离的要求是完全不一样的，这就要求我们要随身携带各种各样的卡，例如公交卡、考勤卡、饭卡、停车场卡等等，造成难以辨识、容易遗漏的情况。那么如果有一种方法，在一些场合可以严格控制RFID卡在小于IOcm的距离内工作，同时在另一些场合也可以使RFID卡远距离工作，并且其近远距离的工作模式可以由卡的持有者实时控制，那么将极大地减少用户对卡的持有数量，各种运用场合的功能就可以集成在一张卡上，极大地方便了用户的使用，具有革命性的的开创意义。
[0017](4)由于用户对卡的使用要求，RFID卡一般都是无源的，没有安装电池的问题，携带方便，安全可靠，使用寿命长。
[0018]现有技术中，需要严格控制距离(小于IOcm)的RFID卡往往运用HF RFID无源卡，其中包括13.56MHz、125KHz等HF频率；远距离使用场景的RFID卡往往运用UHF RFID无源卡，理想状态下其最远距离可以在近20米的距离上被读取到。
实用新型内容
[0019]本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够实时控制工作距离的RFID卡。
[0020]本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:
[0021]方案一，本实用新型包括贴有金属条的卡套，所述RFID卡能够在所述卡套内滑动，所述RFID卡中安装有近场环形标签。
[0022]进一步，所述卡套为一边开口的中空卡套，所述金属条粘贴于所述卡套的正面或背面，所述金属条由两条“η”字形金属条和一条“一”字形金属条构成，所述“一”字形金属条的两端分别与两条所述“η”字形金属条的一端连接，所述近场环形标签设置于所述RFID卡的中心、上部或下部。
[0023]进一步，所述近场环形标签设置于所述RFID卡的中心，所述RFID卡安装于所述卡套内时，所述近场环形标签的边缘与所述“一”字形金属条的边缘距离为I一3_。
[0024]进一步，所述近场环形标签设置于所述RFID卡的上部或下部，所述RFID卡安装于所述卡套内时，所述近场环形标签的边缘与所述“一”字形金属条的边缘距离为10 — 14mm之间或I一 3mm之间。
[0025]进一步，所述RFID卡从靠近所述近场环形标签的一边安装于所述卡套内时，所述近场环形标签的边缘与所述“一”字形金属条的边缘距离为I一3mm之间；所述RFID卡从远离所述近场环形标签的一边安装于所述卡套内时，所述近场环形标签的边缘与所述“一”字形金属条的边缘距离为10 — 14mm之间。
[0026]方案二，本实用新型包括贴有金属条的卡贴，所述卡贴粘贴于所述RFID卡上，所述RFID卡中安装有近场环形标签。[0027]进一步，所述金属条粘贴于所述卡贴的正面或背面，所述金属条由两条“η”字形金属条和一条“一”字形金属条构成，所述“一”字形金属条的两端分别与两条所述“η”字形金属条的一端连接，所述近场环形标签设置于所述RFID卡的中心。
[0028]进一步，所述近场环形标签的边缘与所述“一”字形金属条的边缘距离为I一3mm。
[0029]方案三，本实用新型包括贴有半包金属面的卡套，所述RFID卡能够在所述卡套内滑动，所述RFID卡中安装有近场环形标签。
[0030]进一步，所述卡套为一边开口的卡套，所述金属面设置于所述卡套的正面、相邻侧面和背面三个面上，其设置于所述背面和相邻侧面上的所述金属面为全包金属面，设置于所述正面上的所述金属面为半包金属面。
[0031]进一步，所述近场环形标签设置于所述RFID卡的中心上，所述近场环形标签与所述卡套背面的的全包金属面的距离大于0.8mm，所述近场环形标签与所述卡套正面的半包金属面的距离为0.1一 Imm之间。
[0032]进一步，所述正面上的半包金属面靠近所述近场环形标签的一边与所述近场环形标签的中心轴处于同一水平面上。
[0033]综合方案一、二和三，所述近场环形标签为圆形、椭圆形或正多边形中的一种，所述“一”字形金属条为直线型、锯齿形或与所述近场环形标签的结构相适配。
[0034]本实用新型的有益效果在于:
[0035]本实用新型将RFID卡装入贴有金属条的卡套内、粘贴带有金属条的卡贴或装入贴有半包金属面的卡套内，通过RFID卡以不同的方式装入卡套内或粘贴在卡贴上，实现RFID卡的远距离和近距离的刷卡需求；本实用新型具有结构简单和使用方便的优点，能够满足不同形式的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1为现有标签芯片与标签天线的等效电路图；
[0037]图2为对图1的芯片等效电路进行阻抗仿真图；
[0038]图3为图2仿真所得标签芯片阻抗实部曲线图；
[0039]图4为图2仿真所得标签芯片阻抗虚部曲线图；
[0040]图5是本实用新型所述近距离RFID标签的结构示意图；
[0041]图6是图5中的A— A剖视图；
[0042]图7是本实用新型所述卡套的侧视图；
[0043]图8是本实用新型所述卡套的主视图；
[0044]图9是本实用新型所述近场环形标签位于所述RFID卡中心时所述RFID卡全部安装于所述贴有金属条的卡套内的结构示意图；
[0045]图10是本实用新型所述近场环形标签位于所述RFID卡中心时所述RFID卡部分安装于所述贴有金属条的卡套内的结构示意图；
[0046]图11是本实用新型所述近场环形标签位于所述RFID卡上部或下部时所述RFID卡全部安装于所述贴有金属条的卡套内，所述近场环形标签靠近所述“一”字形金属条的结构示意图；
[0047]图12是本实用新型所述近场环形标签位于所述RFID卡上部或下部时所述RFID卡全部安装于所述贴有金属条的卡套内，所述近场环形标签远离所述“一”字形金属条的结构示意图；
[0048]图13是本实用新型所述RFID卡粘贴有所述卡贴的主视图；
[0049]图14是本实用新型所述RFID卡粘贴有所述卡贴的侧视图；
[0050]图15是本实用新型所述RFID卡安装于所述贴有金属面的卡套内的结构示意图；
[0051]图16是本实用新型所述RFID卡安装于卡套内或粘贴卡贴的阻抗图；
[0052]图17是本实用新型所述RFID卡安装于卡套内或粘贴卡贴的辐射方向图；
[0053]图18是本实用新型近场环形标签与卡套上的金属辐射条共同工作时，标签天线的整体的等效电路。
[0054]图中:I一近场环形标签、2 — RFID卡、3—卡套、4一 “η”字形金属条、5 — “一”字形金属条、6—卡贴、7—半包金属面、8—全包金属面。
【具体实施方式】
[0055]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0056]实施例一:如图5-12所示，本实用新型包括贴有金属条的卡套3，RFID卡2能够在卡套3内滑动，RFID卡2中安装有近场环形标签I，卡套3为一边开口的中空卡套3，金属条粘贴于卡套3的正面或背面，金属条由两条“η”字形金属条4和一条“一”字形金属条5构成，“一”字形金属条5的两端分别与两条“η”字形金属条4的一端连接，近场环形标签I设置于RFID卡2的中心、上部或下部，近场环形标签I设置于RFID卡2的中心，RFID卡2安装于卡套3内时，近场环形标签I的边缘与“一”字形金属条5的边缘距离为2mm ;近场环形标签I设置于RFID卡2的上部或下部，RFID卡2从靠近近场环形标签I的一边安装于卡套3内时，近场环形标签I的边缘与“一”字形金属条5的边缘距离最佳为2mm ；RFID卡2从远离近场环形标签I的一边安装于卡套3内时，近场环形标签I的边缘与“一”字形金属条5的边缘距离最佳为12mm。
[0057]实施例二:如图13和14所示，本实用新型包括贴有金属条的卡贴6，RFID卡2中安装有近场环形标签1，金属条粘贴于卡贴6的正面或背面，金属条由两条“η”字形金属条4和一条“一”字形金属条5构成，“一”字形金属条5的两端分别与两条“η”字形金属条4的一端连接，近场环形标签I设置于RFID卡2的中心，近场环形标签I的边缘与“一”字形金属条5的边缘距离最佳为2mm。
[0058]实施例三:如图15所示，本实用新型包括贴有半包金属面的卡套3，RFID卡2能够在卡套3内滑动，RFID卡2中安装有近场环形标签1，卡套3为一边开口的卡套3，金属面设置于卡套3的正面、相邻侧面和背面三个面上，其设置于背面和相邻侧面上的金属面为全包金属面8,设置于正面上的金属面为半包金属面7,近场环形标签I设置于RFID卡2的中心上，近场环形标签I与卡套3正面的半包金属面7的距离最佳为0.2mm，近场环形标签I与卡套3背面的的全包金属面8的距离最佳为1mm，正面上的半包金属7面靠近近场环形标签I的一边与近场环形标签I的中心轴处于同一水平面上。
[0059]综合实施例一、二和三，近场环形标签I为矩形标签，“一”字形金属条5为直线型。
[0060]本实用新型的的工作原理如下:
[0061]如图18所示，当近场环形标签I与卡套3上的金属辐射条共同工作时，标签天线的整体的等效电路模型，该天线可以通过一个简化的电路模型来分析，基于电路模型得到从天线馈电口处看进去的输入阻抗:
[0062]
【权利要求】
1.一种能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:包括贴有金属条的卡套，所述RFID卡能够在所述卡套内滑动，所述RFID卡中安装有近场环形标签。
2.根据权利要求1所述的能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:所述卡套为一边开口的中空卡套，所述金属条粘贴于所述卡套的正面或背面，所述金属条由两条“η”字形金属条和一条“一”字形金属条构成，所述“一”字形金属条的两端分别与两条所述“η”字形金属条的一端连接，所述近场环形标签设置于所述RFID卡的中心、上部或下部。
3.根据权利要求2所述的能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:所述近场环形标签设置于所述RFID卡的中心，所述RFID卡安装于所述卡套内时，所述近场环形标签的边缘与所述“一”字形金属条的边缘距离为I一3mm。
4.根据权利要求2所述的能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:所述近场环形标签设置于所述RFID卡的上部或下部，所述RFID卡安装于所述卡套内时，所述近场环形标签的边缘与所述“一”字形金属条的边缘距离为10 — 14mm之间或I一3mm之间。
5.根据权利要求4所述的能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:所述RFID卡从靠近所述近场环形标签的一边安装于所述卡套内时，所述近场环形标签的边缘与所述“一”字形金属条的边缘距离为I一3mm之间；所述RFID卡从远离所述近场环形标签的一边安装于所述卡套内时，所述近场环形标签的边缘与所述“一”字形金属条的边缘距离为10—14mm之间。
6.一种能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:包括贴有金属条的卡贴，所述卡贴粘贴于所述RFID卡上，所述RFID卡中安装有近场环形标签。
7.根据权利要求6所述的能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:所述金属条粘贴于所述卡贴的正面或背面，所述金属条由两条“η”字形金属条和一条“一”字形金属条构成，所述“一”字形金·属条的两端分别与两条所述“η”字形金属条的一端连接，所述近场环形标签设置于所述RFID卡的中心。
8.根据权利要求7所述的能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:所述近场环形标签的边缘与所述“一”字形金属条的边缘距离为I一3mm。
9.一种能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:包括贴有半包金属面的卡套，所述RFID卡能够在所述卡套内滑动,所述RFID卡中安装有近场环形标签。
10.根据权利要求9所述的能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:所述卡套为一边开口的卡套，所述金属面设置于所述卡套的正面、相邻侧面和背面三个面上，其设置于所述背面和相邻侧面上的所述金属面为全包金属面，设置于所述正面上的所述金属面为半包金属面。
11.根据权利要求10所述的能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:所述近场环形标签设置于所述RFID卡的中心上，所述近场环形标签与所述卡套背面的的全包金属面的距离大于0.8mm，所述近场环形标签与所述卡套正面的半包金属面的距离为0.1-1mm之间。
12.根据权利要求11所述的能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:所述正面上的半包金属面靠近所述近场环形标签的一边与所述近场环形标签的中心轴处于同一水平面上。
13.根据权利要求1、6或9所述的能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:所述近场环形标签为圆形、椭圆形或正多边形中的一种。
14.根据权利要求2所 述的能够实时控制工作距离的RFID卡，其特征在于:所述“一”字形金属条为直线型、锯齿形或与所述近场环形标签的结构相适配。
【文档编号】A45C11/18GK203562010SQ201320540017
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年9月1日 优先权日:2013年9月1日
【发明者】章伟, 赵田野 申请人:章伟